Asma y ejercicio - Archivos de Bronconeumología

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REVISIÓN
ASMA Y EJERCICIO
A. Valencia Rodríguez, G. Villegas Sánchez y J.A. Romero Arias
Sección de Neumologia. Hospital Regional Carlos Haya. Málaga.
Introducción
El asma bronquial es una enfermedad caracterizada
por un aumento de la respuesta bronquial a una multiplicidad de estímulos. Normalmente este proceso
clínico se puede diagnosticar con facilidad, ya que los
pacientes desarrollan signos clínicos característicos y
alteraciones funcionales que pueden ser objetivadas
mediante test de función pulmonar, demostrando la
reversibilidad de la obstrucción de la vía aérea. Sin
embargo, a veces no es fácil el diagnóstico.
Se ha sugerido que la valoración de hiperreactividad bronquial inespecífica (HRBI) esencial en el
asma, puede ser de gran utilidad en estos casos. El test
de estimulación con ejercicio es utilizado frecuentemente en dicha valoración.
El asma inducida por el ejercicio (AIE), describe el
aumento transitorio de las resistencias de las vías
aéreas que ocurre después de 6-8 minutos de un intenso ejercicio en el 70-80% de las personas con asma'.
En el laboratorio, el AIE se define como una reducción en el FEV, o PEE de un 20 % (fig. 1) o más del
valor anterior al ejercicio. En la mayoría de estos
casos, el cuadro obstructivo vuelve a la normalidad de
forma espontánea dentro de 60 minutos2. En un 90 %
de los casos, la administración previa de beta simpaticomiméticos y cromoglicato disódico (CGDS) previene el AIE. Después de un ejercicio, un 40-50 % de
asmáticos con AIE tendrán una respuesta menor a
otro idéntico realizado dentro de un período de dos
horas, hecho conocido por período refractario. En algunos pacientes, fundamentalmente en niños, el cuadro asmático inicial después del ejercicio puede ir
seguido entre 3-9 horas de un cuadro obstructivo más
intenso que es conocido como reacción tardía.
Aunque el AIE ha sido reconocida durante muchos
años, existen aun numerosas controversias acerca de
su patogénesis, posiblemente debido al intento de buscar un mecanismo único para explicar un proceso al
que indudablemente deben contribuir varios de ellos.
Ejercicio físico
El ejercicio físico es reconocido como una forma
útil de evaluar los mecanismos complejos que son
responsables del consumo de oxígeno (V0¡) y eliminación de C0¡ (VCO^), desafiando los sistemas ventila204
torio, cardiovascular, transferencia de gases y la liberación de 0¡ a los músculos a través de la circulación
periférica.
Una respuesta normal al ejercicio debe ser valorada
no sólo en términos de los efectos metabólicos máximos obtenidos, sino también, en función en que los
sistemas de transporte alcanzan su sobrecarga máxima. Por ello es posible que pueda ocurrir un metabolismo anaerobico con un volumen cardíaco submáximo, indicando que la reserva cardíaca normal, excede
la habilidad del músculo de extraer el oxígeno requerido de la sangre circulante. A su vez, el volumen minuto cardíaco alcanza su valor máximo mucho antes que
10
15
20
25
Tiempo ( m i n )
PEFR esperado 280 I min
aumento
Porcentaje de aumento -^ ———— x 100
reposo
descenso
Porcentaje de descenso - ————— x 100
reposo
Labilidad
-^ °o de aumento + % de descenso
al ejercicio
Fig. 1. Respuesta típica de un paciente asmático después de un ejercicio de 6
minutos de duración. PEFR = flujo espiratorio máximo (peak expiratory fio*
rate). (Tomada de ref. 55.)
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A. VALENCIA RODRÍGUEZ ET AL.-ASMA Y EJERCICIO
la ventilación del sujeto se aproxime al nivel que
puede conseguir de forma voluntaria.
Es importante tener en cuenta que el ejercicio realizado como test puede evocar respuestas diferentes de
las producidas por otras formas de ejercicio, incluyendo los de la vida diaria. Sus mecanismos reguladores
pueden verse afectados por la atmósfera del laboratorio y por tipos específicos de ejercicio. No obstante,
los dos métodos estándar más utilizados en el laboratorio, bicicleta y cinta ergométrica, son muy reproducibles y, por lo tanto, útiles en la valoración de la
respuesta intra e intersujetos.
Alteraciones fisiológicas del ejercicio
En personas normales sometidas a un ejercicio físico leve-moderado se produce un aumento del volumen minuto ventilatorio (VE) a expensas de un aumento en el volumen corriente (VT) y frecuencia
respiratoria (FR). La fracción espiratoria del ciclo
respiratorio disminuye. Se produce un cambio de la
ventilación nasal a bucal que, unido a una marcada
elevación del flujo máximo, modifica la temperatura
del aire en el árbol bronquial. Aumenta la ventilación
alveolar (VA), mejorando además la eficacia del sistema con una mejor distribución de la misma.
El flujo sanguíneo pulmonar aumenta, lo mismo
que el flujo capilar y la difusión pulmonar. Las resistencias vasculares pulmonares disminuyen, lo que no
impide que se eleve la presión de la arteria pulmonar
originando un reajuste en la distribución del flujo
sanguíneo pulmonar que se hace más uniforme. Los
gases saguíneos se mantienen normales.
Durante un ejercicio severo puede ocurrir descenso
de las presiones arteriales y alveolares de C0¡, del pH
plasmático y concentración de bicarbonato, un aumento de temperatura corporal, catecolaminas sanguíneas, y elevación del equivalente ventilatorio (VE/
V0¡). Los músculos respiratorios pueden fatigarse.
La regulación de la ventilación es muy importante.
Durante un ejercicio leve, la ventilación aumenta en
proporción a la actividad metabólica, reflejada en la
eliminación de CO^. La elevación de VA es proporcional a la elevación de VCO¡, manteniéndose los valores
plasmáticos de PCO¡ y pH. Durante ejercicios más
intensos se produce metabolismo anaerobio, acidemia
con estímulo del centro respiratorio, hipoventilación
y caída de PCO¡.
El sistema respiratorio no suele ser el factor limitante durante un ejercicio. Cuando esto ocurre se debe a
la existencia de alteraciones en la mecánica pulmonar
o a una demanda excesiva de los músculos respiratorios. Más raro aún es que el problema radique en una
deficiencia en el intercambio de gases que se hace
aparente como un aumento en la relación espacio
muerto-volumen corriente (VD/VT).
En el sistema circulatorio también se producen alteraciones. La frecuencia cardíaca, volumen sistólico,
volumen minuto cardíaco y presión arterial se elevan
durante el ejercicio. Debido a que el volumen minuto
cardíaco no aumenta en proporción al ^O^, la diferen45
cia arterio-venosa de oxígeno aumenta. Las resistencias totales periféricas disminuyen y la capacidad venosa disminuye. El flujo sanguíneo periférico es
redistribuido y los órganos que no participan directa o
indirectamente en el ejercicio experimentan una caída
en la perfusión sanguínea.
El ejercicio produce también hemoconcentración y,
si es intenso, puede originar aumento de la concentración de hidrogeniones y elevación de la temperatura
sanguínea. La capacidad de la sangre para transportar
oxígeno puede ser un factor limitante del ejercicio
como ocurre en las anemias.
El flujo sanguíneo muscular aumenta enormemente
durante el ejercicio y la temperatura muscular puede
elevarse. No se sabe con certeza si el consumo de 0¡
(V0¡) por el músculo está limitado por la perfusión
sanguínea local o por procesos bioquímicos. El ácido
láctico se eleva en los ejercicios intensos. Si el sujeto
es incapaz de realizar un ejercicio que eleve los niveles sanguíneos de ácido láctico, está claro que otros
factores del sistema de transporte, son los que están
limitando el ejercicio, lo que puede ser un valor diagnóstico importante.
Respuestas circulatorias, ventilatorias y metabólicas
durante el ejercicio en el paciente asmático
Siendo el asma bronquial un proceso tan común,
sorprende los pocos datos existentes en la literatura en
relación a la adaptación circulatoria, ventilatoria y
metabólica al ejercicio en esta enfermedad. Se sabe
que el paciente asmático sin cuadro obstructivo, cuando realiza un ejercicio responde en general de una
forma similar a las personas normales desde el punto
de vista fisiológico: la frecuencia cardíaca, presión
arterial, pulso de oxígeno (VO^/Fc), consumo máximo
de oxígeno, (VO;,,^), VE, VE/VOzn,^ y capacidad de
trabajo son normales o próximos a la normalidad3"5.
Cuando son anormales, las variables anteriores están
alteradas en una forma similar como ocurre en las
personas sedentarias, lo que no es de extrañar en los
pacientes asmáticos que tienden a estar inactivos.
Si existe cuadro obstructivo previo, el ejercicio reduce el poder aeróbico y capacidad de trabajo especialmente en niños y, tanto el VE como el coste de
oxígeno de la respiración, pueden ser excesivos para el
trabajo realizado6'7, pudiendo alcanzar el flujo espiratorio máximo (PEF) un 100 % de su valor en reposo
en lugar de un 50 % que es lo normal. Si la obstrucción es muy severa, puede ocurrir que el asmático sea
incapaz de aumentar la ventilación lo suficiente para
eliminar el aumento de la producción de C0¡ por los
músculos respiratorios.
La mayoría de los autores coinciden en que los
asmáticos tienden a alcanzar mayores niveles de producción de láclalos y unos valores más bajos de pH
que las personas normales, cuando realizan ejercicios
similares. La razón parece deberse a una menor preparación física del asmático. Existen dudas sobre si el
asma va asociado a un defecto de la función beta
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ARCHIVOS DE BRONCONEUMOLOGÍA. VOL. 26, NÚM. 5, 1990
adrenérgica con alteraciones en la generación de AMP
cíclico y liberación de catecolaminas en respuesta al
ejercicio. También se ha sugerido que el asmático
pueda tener alteraciones en el metabolismo de los
ácidos grasos y síntesis de prostaglandinas.
ría la presión intratorácica impidiendo así el flujo
sanguíneo regional. Por otro lado, estudios en adultos
han demostrado la existencia de relaciones V/Q <
0,1.
Correlación clínica
Mecánica pulmonar e intercambio de gases en el
ejercicio
Los cambios observados en la mecánica pulmonar
con el ejercicio en los pacientes con asma son bastante
característicos. En los primeros minutos del mismo se
produce una broncodilatación manifiesta con disminución de las resistencias de las vías aéreas y aumento
de los flujos espiratorios. Cuando el esfuerzo continúa, la función pulmonar puede comenzar a deteriorarse y finalmente a los pocos minutos de cesado el
ejercicio, se produce una broncoconstricción con pico
máximo entre los 5-10 minutos del período de recuperación como antes ha sido descrito. El ejercicio nunca
produce un status asmaticus.
Desde el punto de vista fisiopatológico, el episodio
agudo de AIE es indistinguible de aquellos desarrollados por cualquier otra causa. Aumentan las resistencias (Raw) de las vías aéreas. La conductancia específica (SGaw) y los flujos espiratorios forzados disminuyen. Se produce atrapamiento aéreo con aumento del
volumen residual (VR) y la capacidad residual funcional (CRF) y ocasionalmente puede aumentar la capacidad pulmonar total. Las curvas de presión-volumen
se desvían hacia arriba y a la izquierda. Parece ser que
más que el lugar predominante de obstrucción, es el
grado de inflamación de estas vías lo que puede influir
y relacionarse co,i la intensidad del cuadro obstructivo8-9.
Los cambios que se desarrollan en los gases arteriales durante el ejercicio son variables y han sido descritos desde la ausencia de alteraciones, hasta variaciones severas con caídas de la Pa0¡. La PaCO¡ tiende
a ser normal o baja. El gradiente alveolo-arterial de
oxígeno (A-a) 0¡, si está elevado antes del ejercicio
tiende a bajar con éste y volver a la normalidad. Igual
ocurre con la relación VD/VT. Después del ejercicio,
con el comienzo de broncoconstricción se producen
alteraciones en la relación ventilación-perfusión
(V/Q) que dan como resultado hipoxemia arterial,
aumento del gradiente (A-a) 0¡ y de la relación VD/
VTIOa. Como ocurre con las anomalías de la mecánica
pulmonar, se produce frecuentemente la recuperación
espontánea de estas alteraciones entre 20 y 40 minutos después de finalizado el ejercicio.
Estudios realizados por Freyschus et al" en 1984, en
niños con AIE mediante técnica de gases inertes múltiples, han demostrado una distribución bimodal de
V/Q en aquellos niños que desarrollaron el cuadro de
AIE e hipoxemia arterial. La hipoxemia no fue atribuida a la presencia de shunt o bajos V/Q < 0,1. Al
mismo tiempo encontraron zonas de V/Q > 10, y que
se correlacionaban con la gravedad del cuadro asmático expresado en el descenso del FEV, y PaO^. Es
posible que ello refleje hiperinsuflación, que aumenta206
En relación con las alteraciones que ocurren en la
función pulmonar, los pacientes asmáticos desarrollan
signos y síntomas clínicos de obstrucción de la vía
aérea al cesar el ejercicio. Les suele aparecer opresión
torácica, dificultad para realizar inspiraciones profundas, tos, disnea, sibilancias, de tal forma que no es
difícil realizar el diagnóstico clínico de AIE. Existen
pacientes que desarrollan sólo alguno de los síntomas
descritos, por lo que es importante conocer que, a
veces, la respuesta puede ser atípica y simular otro
proceso clínico.
Ejercicio e hiperventilación
Como puede observarse, el ejercicio es uno de los
muchos estímulos no inmunológicos ni farmacológicos que pueden producir episodios agudos de obstrucción de las vías aéreas en pacientes con asma.
La severidad de la obstrucción que se produce en el
AIE es determinada por la intensidad del ejercicio, las
condiciones climáticas en que este se realiza y e! grado
de reactividad del paciente. Para un nivel dado de VE,
la inhalación de aire frío o seco, aumenta la respuesta.
Alternativamente la humidificación del aire inspirado
reduce el grado de obstrucción. En condiciones térmicas determinadas del aire inspirado, una VE elevada
produce una obstrucción mayor que una VE pequeña.
Chan-Yeung et al12, fueron los primeros en reconocer la asociación entre el nivel de la VE y severidad
del AIE. También demostraron en el mismo estudio
que hiperventilando con 5,6 % de C0¡ y flujos elevados se podía inducir una marcada reducción en el
FEV|. Posteriormente, los trabajos de Deal et al 13
demostraban que la reducción de la temperatura en el
aire inspirado (Ti), así como del contenido de agua
(WCi), aumentaba la respuesta de las vías aéreas a la
hiperventilación isocápnica ( H I S ) . Continuando sus
estudios utilizan la misma técnica con aire frío para
inducir asma en el laboratorio y observan también
que la HIS con aire seco y temperatura ambiental era
un potente estímulo broncoconstrictor, reduciendo los
flujos igual que el ejercicio cuando las condiciones en
el aire eran idénticas 14 - ;5 .
Aunque existen diferencias fundamentales fisiológicas y metabólicas entre el ejercicio y la hiperventilación isocápnica, también existen muchas semejanzas
entre estos métodos en la provocación del cuadro
asmático. Ambos estímulos producen broncoconstricción entre los 5-10 minutos de finalizada la prueba.
Medicamentos como el cromoglicato disódico
(CGDS) o el bromuro de ipatropium (BIP) inhiben el
AIE y el asma inducido por hiperventilación (AIH)16"18.
Los anestésicos locales bloquean ambos estímulos y
ocurre igualmente un período refractario en ambos
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tipos de asma inducido, pero no en todos los casos. En
pacientes en periodo refractario con AIE y AIH, la
respuesta a un estímulo antigénico no queda bloqueada en todos los casos y suelen responder a estímulos
con histamina y metacolina, lo cual indica que el
músculo no ha quedado refractario. La severidad del
AIE y AIH está directamente relacionada con la sensibilidad del test de histamina y metacolina6 19"21.
Por otro lado, también existen diferencias entre ambos tipos de asma inducido. Estas se relacionan fundamentalmente con los cambios cardiovasculares y el
aumento de substancias circulantes22. Los cambios en
FC, V minuto cardíaco, VO;, son mayores con el ejercicio que con HIS. A diferencia del ejercicio, en la
HIS no se produce liberación importante de catecolaminas, histamina, aumento de basófilos circulantes ni
de factor quimiotáctico de los neutrofilos. El AMP
cíclico aumenta con el ejercicio y no con HIS23"25.
Las variaciones en la concentración de substancias
circulantes durante y después del ejercicio, podrían
explicar algunas délas diferencias existentes entre
AIE y AIH, como la broncoconstricción durante el
ejercicio atribuida a la liberación de catecolaminas.
La liberación de factores quimiotácticos de los neutrofilos involucrados en la inflamación puede ser la causa
de la respuesta retardada observada en el AIE de
algunos pacientes y que no ocurre con AIH.
Estímulos implicados en el AIE y AIH
Pérdida de calor: Hasta muy recientemente se aceptaba de forma general que el único estímulo en la producción del AIE y AIH era el enfriamiento de las vías
aéreas intratorácicas26.
Durante la inspiración se requiere calor y agua para
acondicionar el aire a temperatura y saturación corporal. En condiciones normales de laboratorio, el aire
inspirado tiene una temperatura de 20 a 23 °C y un
contenido de agua entre 6-12mg/litro (30-60% de
humedad relativa). En el alveolo, el aire está a 37 °C y
cada litro de aire tiene 44 mg de agua. Aunque la
mucosa bronquial se enfría durante la inspiración y
parte del calor y del agua se transfieren de nuevo a la
mucosa bronquial durante la espiración, no obstante
el aire espirado contiene todavía unos 33 mg de agua.
El efecto neto que resulta de la respiración es la pérdida de agua y calor del tracto respiratorio. La cuantificación de esta pérdida va a depender del nivel de VE
conseguida durante el ejercicio y de la temperatura y
contenido de agua en el aire inspirado.
La importancia de la pérdida de calor y el consiguiente enfriamiento de las vías aéreas en la patogénesis del AIE fue también reconocida por Chen y Horton 27 , en donde demostraban que el AIE podía ser
prevenido mediante la inhalación de aire caliente y
saturado de agua durante el ejercicio. Posteriormente
se comprobó que la inhalación de aire frío y seco
durante el ejercicio producía una caída mayor en el
FEV| y conductancia específica (SGaw) que cuando se
respiraba aire ambiente o aire caliente y seco. La
magnitud de la respuesta de las vías aéreas era propor47
cional a la pérdida de calor28. Se desarrolló una expresión cuantitativa en la que la pérdida de calor era
directamente proporcional a la VE, y se razonó, que si
el valor de VE era un determinante importante en la
transferencia de calor de la mucosa, se podría reproducir el cuadro obstructivo del ejercicio con hiperventilación voluntaria añadiendo C0¡ para evitar hipocapnia29.
La fórmula desarrollada que rige el intercambio de
calor y humedad (RHE) fue expresada de la forma siguiente:
RHE = VE [HC (Ti-Te) + HV (WCi-WCe)].
En esta fórmula, RHE refleja intercambio de calor
respiratorio en Kcal/min; VE: ventilación minuto
1/min BTPS; HC: capacidad calorífica del aire =
0,000304 Kcal/1 por grado centígrado; Ti: temperatura del aire inspirado en grados C; Te: temperatura del
aire espirado en grados C; HC: calor latente de vaporización del agua = 0,58 Kcal/g; WCi: contenido de
agua del aire inspirado en mg H^O/l aire; WCe: contenido de agua en aire espirado en mg H^O/l aire.
Se pudo ver que en pacientes sometidos a hiperventilación isocápnica con aire a temperatura corporal y
saturada de agua no se desarrollaba el cuadro asmático y por el contrario se desencadenaba al reducir la
temperatura y contenido de agua del aire inspirado. El
hecho de documentar la reducción de la temperatura
retrotraqueal, bronquial y la del aire inspirado durante hiperventilación con aire bajo cero30, demostraba el
enfriamiento de las vías aéreas, de ahí que se aceptase
que éste era el único estímulo en la producción del
AIE y AIH, como consecuencia del acondicionamiento del aire inspirado a temperatura y humedad corporal.
Pérdida de agua e hiperosmolaridad: La posibilidad de
que la pérdida de agua y subsecuente hiperosmolaridad pudiese actuar como estímulo broncoconstrictor
mediante sequedad de la mucosa bronquial más que a
través de pérdida de calor, había tomado recientemente un nuevo impulso. Se ha sugerido que el aumento de pérdida de agua durante la hiperventilación
en el ejercicio induce una hiperosmolaridad transitoria en el epitelio respiratorio, siendo este el origen de
un estímulo más potente que la pérdida de calor31.
Esta reinterpretación de los estímulos responsables en
el inicio del AIE y AIH era el fruto de un detallado
análisis de los datos sobre estudios iniciales en relación a la importancia de la pérdida de calor respiratorio en el AIE y de los resultados de una serie de
experimentos que indicaban que el AIE podía ocurrir
cuando la pérdida de calor era muy pequeña y en
condiciones en que se inducía sólo pequeños cambios
de temperatura retrotraqueal. Además se supo que los
estímulos hiperosmolares en las vías aéreas de los
asmáticos producían broncoconstricción32'33.
El análisis de los datos de Deal28 demostraba que,
aún cuando la pérdida de calor en las vías aéreas
durante un ejercicio se reducía de 1,68 kcal/min a
207
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ARCHIVOS DE BRONCONEUMOLOGÍA. VOL. 26, NÚM. 5, 1990
0,88 kcal/min, al aumentar la temperatura del aire
inspirado de 24 °C a 80 °C, la severidad del asma
inducida era prácticamente igual. Además, con temperaturas de 80 °C en el aire inspirado, la temperatura
del aire espirado bajaba a 37 °C, por lo que era difícil
explicar que pudiese ocurrir enfriamiento en la mucosa bronquial en estas situaciones.
Se ha demostrado que la respiración bucal produce
una mayor pérdida de agua que la respiración nasal,
lo cual induce a un aumento en la osmolaridad de las
secreciones respiratorias. La hiperosmolaridad del
epitelio respiratorio es un estímulo broncoconstrictor.
Debido a que la nariz es un intercambiador de calor
mucho mejor que la boca, la respiración nasal durante
el ejercicio puede prevenir o atenuar de forma marcada el desarrollo de broncoespasmo en asmáticos3. No
obstante debido a que la resistencia nasal varía directamente con el flujo de aire e indirectamente con la
Ti, estos factores restringen la VE y por lo tanto el
trabajo que puede ser realizado con sólo ventilación
nasal. Por ello, este tipo de ventilación se observa en
ejercicios poco intensos y puede ser muy útil por otro
lado en ambientes fríos.
El acondicionamiento del aire inspirado ocurre en
las primeras generaciones de las vías aéreas aún en
situaciones en las que el sujeto respira aire bajo cero.
Cuando se inhala aire seco a unos 60 litros/min se
requieren unos 2,5 mi de agua para saturar el aire
cada minuto. La superficie de donde se toma este
calor y agua (6-8 generaciones bronquiales) es muy
pequeña, unos 350 cm2 y el volumen de agua existente
para acondicionar el aire es de 0,25 a 0,42 mi. Para
mantener la vaporización requerida de 1,5 a 3 mi por
minuto, es necesario un retomo rápido de agua a la
mucosa y de ahí que pueda ocurrir un aumento de la
osmolaridad con aumento de la VE.
Las mismas razones aducidas en el enfriamiento de
las vías aéreas como estímulo broncoconstrictor en el
AIE, pueden ser aplicadas a la pérdida de agua. Cuando se inhala aire a temperatura corporal y saturada de
vapor de agua, no se producen AIE y AIH. Es importante entender que la inhalación de vapor de agua, no
sólo disminuye la pérdida de calor, sino que previene
los cambios en osmolaridad al reducir las pérdidas de
agua. La respuesta de las vías aéreas está en razón
inversa al contenido de agua en el aire inspirado.
Mientras más seco es el aire inspirado, tanto mayor
será la pérdida de agua y calor durante la respiración.
Para un individuo dado, existe una relación directa
entre los cambios en el flujo aéreo y la pérdida de agua
y calor en las vías aéreas.
La hipótesis de pérdida de calor no explica todas las
observaciones clínicas. Estudios recientes realizados
en ejercicio e HIS 31 ' 34 ' 35 , parecen indicar que la temperatura del aire inspirado durante estos estímulos no
es un determinante crítico en la caída del FEV| y que
tampoco se puede manifestar como indica Eschenbacher33 que la pérdida de agua sea el único determinante de la broncoconstricción.
Si la pérdida de agua es un estímulo importante en
estos procesos, ha de existir evidencia de la produc208
ción de hipertonicidad en el tracto respiratorio. Se
sabe que los pacientes con laringuectomía, tienen secreciones hiperosmolares posiblemente debido a que
el aire no pasa por las vías aéreas superiores. Se puede
predecir que ocurra una hiperosmolaridad mayor en
las vías aéreas durante hiperventilación especialmente
si se respira a través de la boca. Es necesario separar
todos los factores que puedan influir en las vías aéreas
antes de concluir que el proceso de broncoconstricción se debe sólo a un aumento de la osmolaridad.
Eschenbacher ha demostrado que la inhalación de
un aerosol isoosmolar de dextrosa no causa broncoconstricción en el asmático, mientras que el aerosol
hiperosmolar de dextrosa sí lo produce, lo que hace
sugerir la importancia de la hiperosmolaridad como
estímulo broncoconstrictor.
El hecho de que la hiperosmolaridad sea un estímulo broncoconstrictor potente, no contradice la teoría
de que el enfriamiento de la vía aérea pudiera ser
también un estímulo importante. Al inspirar aire frío
se produce pérdida de agua y calor y por tanto ocurre
enfriamiento e hiperosmolaridad, originándose una
sumación de efectos. Por el contrario, cuando el aire
inhalado es seco y caliente y la temperatura del aire
espirado es mayor que en situación de reposo, la
pérdida de agua e hiperosmolaridad están actuando
solos en estos casos. Los pacientes con asma, posiblemente difieren en su sensibilidad al enfriamiento de
las vías aéreas o cambios en la osmolaridad, de ahí
que la broncoconstricción inducida por estos estímulos no ocurra en todos los casos.
Nuevas aportaciones
Investigaciones más recientes están cuestionando
las hipótesis anteriores. MacFadden36 y Gilbert et al37
parecen demostrar con medidas directas de los hechos
térmicos que ocurren durante el ejercicio e hiperventilación en pacientes asmáticos que el denominador
común de los puntos de unión en este proceso son los
cambios de flujo de agua y calor en el interior de la vía
aérea inducidos por el aumento de ventilación y un
aporte rápido de calor cuando el ejercicio cesa.
La evaluación de la distribución longitudinal del
intercambio de calor durante hipernea en pacientes
asmáticos, demuestra que las mayores pérdidas de
calor y agua ocurren desde la boca a la faringe y no
dentro del tórax. Alrededor de un 50-60 % de la transferencia total tiene lugar entre los labios y la glotis, y
la cantidad restante se distribuye longitudinalmente
sobre el resto del árbol bronquial, en las vías aéreas
centrales un 14-15 % y en las unidades periféricas
(bronquios subsegmentarios y alveolos) el resto. Las
pérdidas de agua intratorácica al final de un ejercicio
de 4 minutos son muy pequeñas, algunos mcl por
litros y resultan en mínimas alteracionres en la tonicidad de los líquidos de la mucosa bronquial independiente de que la hiperventilación sea voluntaria o con
ejercicio.
Como la boca y la faringe tienen una cantidad
constante de saliva que la baña, ello permite que actúe
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A. VALENCIA RODRÍGUEZ ET AL.-ASMA Y EJERCICIO
•Ejercicio
.Cambios osmolares
-ISH
TCR
DSCG
rD
Mediadores Mastocitos
\T
Circulación
sistémica
Esculo liso
x
^
Reflejos
Atropina,
bromuro de
ipatropio
Broncoconstncción
Patogenia asma inducida por ejercicio.
X: mediadores no identificados.
ISH: hiperventilación isocápmca.
CSCG: gromoglicato disódico.
TCR: trabajo cardiorrespiratono
Fig. 2. Hipótesis sobre la patogénesis del asma inducida por el ejercicio. (Tomada de ref. 38.)
como un reservorio térmico permitiendo que grandes
volúmenes de aire frío y seco puedan ser inhalados sin
que ello interfiera con el balance de fluidos en las vías
aéreas inferiores. Estas observaciones nuevas no resisten la hipótesis previa de que la deshidratación de la
vía aérea catalice el AIE.
Basados en estudios in vitro e in vivo, se ha demostrado que los cambios de tonicidad que ocurren con
cualquier clase de hipemea, aun en situaciones climáticas extremas, son demasiado pequeños para que tengan consecuencias fisiológicas. En las circunstancias
más severas, la osmolaridad en las vías aéreas aumenta un 10-15 % (de 300 a 340 mmol) y para inducir que
las células cebadas y basófilos segreguen un 10 % de
histamina in vitro, se requiere una osmolaridad en
exceso de 600 mmol.
Se reconoce ahora, en base a las medidas de temperaturas intratorácicas obtenidas en pacientes asmáticos, que el enfriamiento del aire es insuficiente para
producir el cuadro obstructivo. Debe existir un gradiente térmico al final del ejercicio, y al enfriamiento
del aire tiene que seguir un rápido recalentamiento
para que se produzca la obstrucción. Si el gradiente es
elevado, como ocurre con aire frío e hiperventilación,
o si el recalentamiento es facilitado respirando aire
caliente y húmedo en el período de recuperación, la
gravedad de la obstrucción aumenta. Si el gradiente es
pequeño como ocurre con aire inspirado ambiental y
se atenúa la ventilación durante la recuperación, se
49
reduce la gravedad de la obstrucción. Estas observaciones han conducido a especular que la circulación es
térmicamente reactiva y que puede desarrollar hiperemia cuando es recalentada de forma brusca. Bajo estas
circunstancias, la broncoconstricción en el AIE podría
derivarse de la hiperemia y edema de la pared de la vía
aérea, inducida por un aumento rápido de flujo sanguíneo en los bronquios.
Se ha demostrado que las vías aéreas de los asmáticos se recalientan dos veces más rápidas que en los
sujetos normales durante el ejercicio. Como los asmáticos tienen una vasculatura hiperplásica e hipertrófica en la pared de la vía aérea, las diferencias con los
individuos normales pueden estar en relación con el
tamaño y la reactividad de la red capilar en la submucosa.
Los mecanismos que controlan la rapidez de recalentamiento son desconocidos, pero pueden involucrar factores como los neurotrasmisores del sistema
nervioso simpático, o pertenecientes al sistema nervioso no adrenérgico no colinérgico. Independiente de
ello, cada día parece más aparente que el AIE podría
ser un fenómeno vascular, de ahí la necesidad de
continuar con las investigaciones en este sentido.
Mecanismos patogénicos
En un intento de unir los hechos clínicos con los
hallazgos fisiológicos y experimentales. Lee et al38 sugieren el esquema de la figura 2 como medio de entender la patogénesis del AIE. Como previamente se ha
indicado, la hiperventilación del ejercicio conduce a
intercambio de calor y este grado de pérdida de calor
puede ser reproducido por hiperventilación isocápnica. La pérdida de calor respiratoria originaría liberación de mediadores de las células cebadas que sostendría el estímulo inicial mediante constricción del
músculo liso directamente o actuando a través de
mecanismos reflejos. La regla de los mediadores en la
patogénesis de AIE, puede ser relevante en pacientes
asmáticos con obstrucción predominante de las vías
aéreas periféricas. El AIE en estos sujetos es inhibido
por CGDS pero no por agentes anticolinérgicos. Estos
pacientes suelen tener mayor inflamación bronquial y
niveles de histamina plasmática más elevados que los
afectados con obstrucción de las vías aéreas centrales.
El aumento de la inflamación podría influir en el
acondicionamiento del aire, por lo que éste tendría
que penetrar más profundo en las vías aéreas intratorácicas, para su acondicionamiento térmico. Existe
otro grupo de asmáticos, cuyo AIE es prevenido por la
administración previa de bromuro de ipatropium o
CGDS. La liberación de mediadores a través de mecanismos reflejos puede causar el cuadro obstructivo en
estos sujetos con obstrucción predominante de vías
aéreas centrales39. Esto es apoyado por la observación
de que la broncoconstricción producida por HIS en
sujetos con afectación predominante de vías centrales
es inhibido por la administración previa de bromuro
de ipratropium, lo cual no ocurre cuando la obstrucción es predominante de vías periféricas.
209
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Es posible que se liberen mediadores después de
HIS, pero estos se detectan en la circulación sólo
después del ejercicio. Lee llama a estos mediadores
"X" y cree que pueden estar relacionados con cambios hemodinámicos que sólo ocurren con el ejercicio.
Existe también un pequeño grupo de asmáticos en los
que el AIE se previene con atropina y no por CGDS,
lo cual sugiere que es independiente de las células
cebadas y que algunos mecanismos neurológicos pueden estar involucrados en su patogénesis.
Parece pues muy evidente por diversos estudios que
se produce liberación de mediadores40'41. Un 75 % de
los pacientes con AIE presentan un aumento en plasma del factor quimiotáctico de los neutrófilos; el cuadro obstructivo se puede prevenir previa administración de CGDS; la liberación de estos mediadores no
se debe a la misma broncoconstricción como lo demuestra que la broncoconstricción por histamina y
metacolina no libera dicho factor. La aparición del
mismo se relaciona con la severidad del AIE y es
independiente del estado atópico del sujeto42. Como
se dijo previamente, no se detecta después de HIS con
aire frío y sí con el ejercicio.
La sugerencia de que los mediadores pueden ser
importantes en la patogénesis del AIE, al menos en
algunos pacientes, se basa en la existencia de una fase
de respuesta asmática tardía, que aparece aproximadamente de 3 a 9 horas después del ejercicio y que se
puede prevenir por CGDS. En los individuos susceptibles existe una relación directa entre la severidad de
la respuesta inicial y la magnitud de la respuesta tardía. La recuperación espontánea de la reacción inicial,
es más lenta y menor, cuando el sujeto desarrolla una
reacción tardía, que cuando únicamente desarrolla la
inicial. Sólo una pequeña parte de asmáticos desarrollan reacción tardía41. Contrario a lo que sucede en la
respuesta asmática inducida por alérgenos, la respuesta tardía inducida por el ejercicio no parece ir asociada a un aumento de hiperreactividad.
Se ha visto que la histamina aumenta después de un
episodio de AIE43'44, pero también existen estudios en
los que no se encuentra esta elevación. Debido a que
se produce un aumento de básenlos45 durante el AIE,
algunos autores han pensado que el aumento de la
histamina es el reflejo del aumento de basófilos. Sin
embargo, esto no parece lógico, ya que en pacientes
sometidos a un ejercicio que no desarrollan el cuadro
asmático, se ve un aumento de básenlos pero no de
histamina. Además, un aumento de histamina ocurre
en el AIH, en donde no se produce aumento de basófilos. Aunque los basófilos forman un importante depósito de histamina y la liberación espontánea de este
mediador de los basófilos contribuye a la concentración basal plasmática de histamina, parecería lógico
que un aumento de basófilos fuese asociado con un
aumento de liberación de histamina post-ejercicio en
el asmático. El hecho de que no se detecte esta elevación podría estar relacionado con la dificultad de
toma de muestras, técnicas distintas de evaluación o
puede ser que realmente no se eleve en algunos casos.
210
FÍR. 3. Modelo disenado para explicar el asma inducida por el ejercicio. Los
mediadores se liberarían de los mastocitos en dos zonas pulmonares distintas:
una, lemperatura-dependiente, situada en vías aéreas centrales y cuyo enfriamiento determina ademas el nivel del tono vagal en reposo de las vías aéreas, donde
tiene lugar el broncoespasmo. La otra zona, situada en vías aéreas más periféricas, dependiente del ejercicio y temperatura-independiente. (Tomada de ref. 4.)
La eficacia del CGDS16'46 en la prevención del AIE
y AIH, se ha interpretado tradicionalmente debido a
su capacidad de inhibir la liberación de mediadores
de células cebadas de la mucosa bronquial. Además de
su efecto estabilizador sobre la membrana celular, el
CGDS tiene otras propiedades. Se cree que puede
actuar en las fibras nerviosas postgangliónicas colinérgicas, lo que explicaría algunos hechos importantes.
Así al prevenir en asmáticos no atópicos el AIE y
también el aumento de las resistencias de las vías
aéreas, inducidas por frío, en sujetos normales indicaría que no se requiere sensibilización previa de las
células cebadas para su actuación.
Explicaría también el desplazamiento hacia arriba y
a la izquierda de la curva de estimulación con histamina descrito por Wonne47 debido a la capacidad de
inhibir el componente vagal de la respuesta histamínica. Por último, también se ha encontrado un efecto
broncodilatador en el CGDS48, que no se debe a una
acción directa sobre el músculo liso. Al actuar sobre
las fibras postgangliónicas, puede reducir el tono vagal en algunos pacientes.
Debido a que distintos estudios reflejan dudas sobre la identidad de los mecanismos invocados para
explicar el AIE y AIH, Godfrey et al4 sugieren un
modelo (fig. 3) en el cual el AIH sería desencadenado
por el enfriamiento de las vías aéreas de mayor calibre, más centrales, mientras que el AIE dependería de
la liberación de un mediador durante el ejercicio procedente de zonas más profundas en las vías respiratorias y que son independientes de la temperatura. No
obstante indican que tanto en el AIE como en el AIH,
la tempertura de las vías aéreas centrales resulta determinante debido a su efecto sobre el tono de las vías
aéreas por medio de un reflejo vagal.
En caso de que las vías aéreas estuviesen calientes,
el tono de las mismas sería menor y los mediadores
50
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A. VALENCIA RODRÍGUEZ ET AL.-ASMA Y EJERCICIO
liberados durante el ejercicio tendrían escaso o nulo
efecto en la función pulmonar.
Existen estudios comparativos de la respuesta a
histamina y metacolina en relación al ejercicio e hiperventilación con aire frío49"52. En ellos se ha encontrado una mejor correlación del ejercicio con la metacolina que con la histamina. En un grupo de niños que
se deterioraron de forma rápida con un cuadro agudo
de asma, Bhagat et al50 encontraron correlación con la
sensibilidad a la metacolina, mientras los que no se
deterioraron eran menos sensibles a la misma. El test
de ejercicio fue similar en ambos grupos. Aquilina51
encuentra una buena correlación en el FEV, en el test
de hiperventilación isocápnica con aire frío y los tests
de histamina y metacolina con una r = 0,93 y r = 0,87,
respectivamente. 0'Byrne et al21 describen una respuesta a HIS con aire frío en 23 de 26 asmáticos y los
tres que no respondieron, tampoco lo hicieron al test
de metacolina, requiriendo más de 25 mg/ml.
Las personas normales muestran una amplia variabilidad en la sensibilidad a la histamina y metacolina
y sus respuestas a veces se confunden con las de los
asmáticos49'53, lo cual no ocurre con la HIS, a menos
que la VE alcance valores extremos. Heaton et al52,
encuentran una gran reproducibilidad entre los test de
histamina, metacolina e hiperventilación con aire
frío, indicando que el uso de un estímulo que ocurre
de forma natural tiene un gran potencial para la investigación en asma. La posibilidad de realizar este test
aun de forma más simple con aire seco14'54 con unos
datos similares a los de aire frío ofrece un nuevo
campo en clínica e investigación.
Premedicación antes del ejercicio
La broncoconstricción que sigue al ejercicio en un
asmático, puede ser reducida mediante tratamiento
con un número variado de medicamentos. Brevemente, se está bastante de acuerdo en que la profilaxis más
eficaz parece ser la utilización de beta 2 selectivos55'56.
No obstante, otros broncodilatadores como xantinas y
anticolinérgicos también tienen efecto protector sobre
el AIE 7 ' 57 ' 58 . El cromoglicato disódico se ha mostrado
eficaz igualmente aunque esta droga no sea broncodilatadora16'57. La mayoría de los medicamentos mencionados, aunque pueden no abolir completamente el
cuadro obstructivo post-ejercicio e hiperventilación,
al menos lo atenúan de forma marcada y el paciente
no desarrolla síntomas clínicos.
En estudios realizados en asmáticos mediante HIS
con aire frío (fig. 4), para valoración del efecto protector del salbutamol, bromuro de ipatropium y
CGDS 15'16'58 se ha podido demostrar el efecto beneficioso de ellos con un efecto mayor con el salbutamol.
Existen otros estudios en los que se observa que
después de un tratamiento con CGDS se reduce la
severidad del AIE7'48. La eficacia del CGDS tanto
para prevenir el AIE como el AIH se ha interpretado
tradicionalmente como debido a la inhibición de la
liberación de mediadores de las células cebadas16. Sin
embargo, este no parece ser el único mecanismo. Deal
51
et al56, provocando estimulación antigénica y térmica
en un mismo grupo de sujetos en el mismo día, observaron que tan sólo con la provocación antigénica se
produjo liberación de mediadores, mientras que la
hipernea no tuvo ningún efecto. El hecho de que
personas normales sometidas a ventilaciones extremas puedan producir broncoconstricción, va en contra del mecanismo inmunológico, ya que estas no
deben tener sensibilizadas las células cebadas. Otros
efectos, tales como su actuación sobre las vías eferentes postgangliónicas colinérgicas, podría explicar su
acción vagal. También se ha creído que pueda actuar
inhibiendo la acción de la fosfodiesterasa con aumento de AMP cíclico intracelular inhibiendo así la broncoconstricción. Algunos autores le achacan propiedades broncodilatadoras directas.
Existe la opinión de que la atropina puede prevenir
la obstrucción en condiciones ambientales, pero es
inefectiva para alterar la respuesta obstructiva durante sobrecargas térmicas severas. El hallazgo de efecto
protector por los derivados de atropina indica que al
menos algunos mecanismos reflejos de tipo vagal juegan un papel importante en el desarrollo del cuadro
obstructivo post-ejercicio e HIS con aire frío. Actualmente se cree que la atropina puede interferir con el
intercambio de calor y humedad en las vías aéreas y
como consecuencia de ello, puede limitar la utilización de agua por la superficie de la mucosa, por lo que
para una VE y Ti dadas, se producirá una mayor
pérdida de calor. El aire debe penetrar más profundamente en las vías aéreas para acondicionarse y la
atropina perdería sus propiedades farmacológicas al
interferirse con el estímulo de broncoconstricción.
Los antagonistas del calcio nifedipina59 se han mostrado también eficaces en la prevención del AIE debido a sus propiedades de interferencia directa de la
contracción del músculo liso y liberación de mediadores.
Anderson et al56 demuestran en su estudio la acción
conocida broncodilatadora del salbutamol y además
un marcado efecto protector sobre la broncoconstricción inducida por el ejercicio. Por tanto, el hecho de
que existan diferentes fármacos con distintos meca211
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nismos de acción que actúan protegiendo el cuadro
obstructivo inducido tanto por el ejercicio como por
la hiperventilación isocápnica con aire frío, apoyan la
idea de la multiplicidad de mecanismos en la patogénesis del AIE y AIH. El reconocimiento de la existencia de varios estímulos y de la interrelación entre
ellos, nos debe conducir con toda seguridad a un
mejor entendimiento y comprensión de la hiperreactividad bronquial, fenómeno tan esencial unido al desarrollo de estos procesos.
Entrenamiento físico
Aunque existe evidencia razonable de que el entrenamiento físico puede aumentar la capacidad de trabajo y el VO^max en los asmáticos al igual que ocurre
en las personas normales, no está claro si ello disminuye o previene el AIE. La mayoría de los estudios
que claman beneficios con el entrenamiento, no han
incorporado grupos de control y basan sus afirmaciones en los datos subjetivos tales como síntomas, medicación usada, días de colegio perdidos o sensación de
bienestar por el paciente al completar el entrenamiento, o en mejoría en índices espirométricos.
Debido a que el entrenamiento mejora la función
cardio-vascular y disminuye los requerimientos ventilatorios para un ejercicio dado, se debería esperar un
efecto positivo del entrenamiento físico sobre la incidencia y severidad del AIE. Esta afirmación no puede
ser mantenida con la suficiente garantía para que se
puedan dar conclusiones definitivas en cuanto a los
efectos beneficiosos o no del entrenamiento físico,
aunque sin duda los asmáticos pueden encontrarse
físicamente mejor con entrenamiento físico60, aunque
su susceptibilidad al AIE permanezca sin modificarse.
Utilidad diagnóstica de los test de ejercicio en
asmáticos
La utilización de test de ejercicio e HIS en asmáticos tiene valores diagnósticos y terapéuticos. El ejercicio es un estímulo que ocurre de forma natural, es
técnicamente fácil de emplear y es bastante selectivo
en pacientes asmáticos con muy escasos falsos positivos. Por tanto, el ejercicio puede utilizarse, no sólo
como método diagnóstico para detectar y diagnosticar
asma en sus formas diversas, sino además como una
valiosa técnica en la comprobación del efecto de diversas drogas. No obstante, el ejercicio tiene algunos
inconvenientes: 1) su uso está limitado a aquellas
personas que pueden realizar un trabajo físico fuerte;
2) cuando al problema pulmonar se une una afección
cardíaca, los efectos broncoconstrictivos pueden estar
enmascarados, y 3) no es fácil generar curvas estímulo
respuesta. Trabajos recientes8 han demostrado que
esta limitación puede ser subsanada mediante hiperventilación controlada en forma voluntaria. Mediante
regulación precisa de la temperatura y contenido de
agua del aire inspirado así como de varios grados de
ventilación, se puede obtener un amplio abanico de
enfriamiento e intercambio de calor controlados en
212
las vías aéreas, pudiéndose así simular los efectos de
cualquier nivel de ejercicio, en cualquier ambiente de
temperatura y con mínimo disconfort para el paciente.
Ya que el asma inducida por el ejercicio se refiere a
una asociación clínica definida mediante criterios fisiológicos con incógnitas importantes en su patogénesis, no es de sorprender el que intervengan diversos
mecanismos en su producción. El reconocimiento de
estos hechos y que pueda existir amplia interacción
entre ellos puede que en el futuro ayude a clarificar
este interesante cuadro clínico y a explicar mejor las
diferencias entre los sujetos asmáticos.
Agradecimientos
Los autores agradecen la cuidadosa revisión del
manuscrito por la Dra. M.D. Sebastián Gil y la valiosa asistencia de los técnicos ATS del Laboratorio de
Exploración Funcional G. Reina Cobos y F. Martín
Chozas.
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